KR101562262B1 - 진공 청소기용 청소기 헤드 - Google Patents

진공 청소기용 청소기 헤드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진공 청소기용 청소기 헤드에 관한 것이다. 이 청소기 헤드는, 청소기 헤드의 주 흡입 챔버에 제공되어 있는 더러운 공기 입구, 흡입원에의 연결을 위해 주 흡입 챔버로부터 연장되어 있는 출구 덕트, 및 더러운 공기 입구를 통해 접촉되는 바닥 표면을 교반시키기 위해 주 흡입 챔버 내부에 수용되는 회전 브러시 바아를 갖는다. 브러시 바아는 이 브러시 바아의 중공부 내부에 수용되는 공냉식 모터로 구동되며, 이 모터는 모터의 내부를 통과하는 공냉 경로를 형성하기 위해 서로 유체 연결되는 공기 흡입부와 공기 배출부를 갖는다. 본 발명에 따르면, 공기 흡입부는 청소기 헤드에 있는 청정 공기 입구에 연결되고, 상기 공기 배출부는 주 흡입 챔버를 우회하는 배출 덕트에 의해 상기 출구 덕트에 유체 연결되어 있다.

Description

진공 청소기용 청소기 헤드{A CLEANER-HEAD FOR A VACUUM CLEANER}
본 발명은 진공 청소기, 특히 진공 청소기용 청소기 헤드에 관한 것이다.
본 발명은 구체적으로 모터 구동식 교반기를 포함하는 청소기 헤드에 관한 것이다. 다른 한편, 진공 청소기는 어떤 일반적인 종류라도 될 수 있다. 예컨대, 청소기 헤드는 직립형 진공 청소기에 있는 고정식 청소기 헤드일 수 있고, 또는 대안적으로, 원통형 진공 청소기 또는 스틱형 진공 청소기에 사용되는 바닥 도구의 청소기 헤드일 수 있다. 본 발명은 사이클론 진공 청소기에 한정되지 않는다.
일반적으로, 끌어 올림 성능을 개선하기 위해 바닥 표면(특히, 카펫)을 교반시키거나 "두드리기" 위한 회전 브러시 바아와 같은 교반기를 진공 청소기의 청소기 헤드에 제공한다.
청소기에 있는 주 진공 모터를 사용하여 이 교반기를 구동시킬 수 있지만, 교반기를 구동시키기 위해 별도의 전용 모터를 사용하는 것이 더 일반적이다. 전동 장치를 간단하게 하기 위해 그 별도의 모터는 교반기 근처에(보통은 청소기 헤드 자체의 어느 곳에) 위치될 수 있다.
특히 컴팩트한 종류의 구성에서, 모터는 실제로 교반기의 내부에 수용되는데, 그 교반기는 일반적으로 중공 원통형 브러시 바아의 형태이다. 이러한 종류의 설계가 미국 특허 제 6,323,570에 기재되어 있다.
교반기 내부의 제한된 공간 내에 모터(또는 그의 일 부분)를 수용하면 모터가 과열되기 쉽다. 그러므로 일반적으로 이들 "모터-인-브러시 바아" 구성은, 모터를 냉각시키기 위해 브러시 바아의 내부를 통해 청정한(더럽지 않은)공기를 끌어오기 위한 어떤 종류의 공냉 구조를 포함할 것이다.
본 발명의 일 목적은, 특히 모터를 위한 공냉 구조를 개선하여 개선된 "모터 -인-브러시 바아"형 청소기 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 청소기 헤드가 제공되는데, 이 청소기 헤드는, 청소기 헤드의 주 흡입 챔버에 제공되어 있는 더러운 공기 입구, 흡입원에의 연결을 위해 상기 주 흡입 챔버로부터 연장되어 있는 출구 덕트, 및 상기 더러운 공기 입구를 통해 접촉되는 바닥 표면을 교반시키기 위해 상기 주 흡입 챔버 내부에 수용되는 회전 브러시 바아를 가지며, 상기 브러시 바아는 이 브러시 바아의 중공부 내부에 수용되는 공냉식 모터로 구동되며, 이 모터는 모터의 내부를 통과하는 공냉 경로를 형성하기 위해 서로 유체 연결되는 공기 흡입부와 공기 배출부를 가지며, 상기 공기 흡입부는 청소기 헤드에 있는 청정 공기 입구에 연결되고, 상기 공기 배출부는 주 흡입 챔버를 우회하는 배출 덕트에 의해 상기 출구 덕트에 유체 연결되어 있다.
미국 특허 제 6,323,570에 기재되어 있는 구성에서, 모터에서 배출되는 냉각 공기는 주 흡입 챔버를 통과하게 된다. 이는 모순된 설계 고려 사항을 생기게 하는데, 한편으로, 모터에 오물이 들어가는 문제를 줄이기 위해 상기 더러운 공기 입구는 큰 것이 바람직하고(사용시 청소기 헤드의 능동적인 풋프린트(footprint)를 최대화하기 위해) 그리고 또한 상기 청정 공기 입구는 작은 것이 바람직하며, 하지만 다른 한편으로는, 더러운 공기 입구가 청정 공기 입구 보다 상당히 더 큰 단면을 가지면, 청소기 헤드가 사용시 바닥에서 들려 올려져 있을 때 모터를 통과하는 냉각 공기의 유량이 비례적으로 감소하게 되는데, 왜냐하면 공통의 흡입원에 의해 발생되는 이용가능한 유동의 대부분은 비교적 작은 청정 공기 입구가 아닌 제한되지 않은 큰 더러운 공기 입구를 통해 흡인될 것이기 때문이다.
본 발명은 청정 공기 입구와 더러운 공기 입구를 출구 덕트에 병렬로 연결하여 이 문제를 효과적으로 해결한다. 이러한 종류의 구성은 더러운 공기 입구를 통해 흡인되는 이용가능한 유동의 비율을 제하는 유동 제한부로서 출구 덕트를 이용하며, 따라서 이용가능한 유동 중의 더 큰 비율이 대신에 청정 공기 입구를 통해 흡인된다. 출구 덕트는, 더러운 공기 입구가 완전히 제한되지 않을 때에도 더러운 공기 입구를 통과하는 유동을 제한하는 작용을 하는 고정된 유동 제한부가 된다. 그래서, 더러운 공기 입구의 면적을 줄이거나 청정 공기 입구의 면적을 증가시키지 않고 유리한 유동 균형 효과가 얻어진다.
본 발명은 어떤 특정 종류의 모터에 한정되지 않는다. 브러시 바아는 "간접적인 구동기"(어떤 종류의 전동 장치를 통해 구동됨) 이거나 또는 "직접적인 구동기"일 수 있다. 간접적인 구동기의 경우, 전동 장치는 주전원(epicyclic) 기어 장치일 수 있는데, 하지만 이는 필수적인 것은 아니다.
이제, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면을 참조하여 예시적으로 설명하도록 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 청소기 헤드를 갖는 진공 청소기의 사시도이다.
도 2 는 도 1 에서 선 A - A 을 따라 취한 청소기 헤드의 부분 단면도이다.
도 3 은 청소기 헤드의 일 부분을 형성하는 제거가능한 밑판의 사시도이다.
도 4 는 청소기 헤드의 일 부분을 형성하는 브러시 바아 하우징의 저면 사시도이다.
도 5 는 모터 하우징에 있는 냉각 구멍의 위치를 도시하는 모터의 사시도이다.
도 6 은 도 5 에 나타나 있는 모터의 역사시도이다.
도 7 은 청소기 헤드의 일 부분을 도시하는 개략도이다.
도 1 은 직립형 진공 청소기(2)를 나타낸다. 이 청소기(2)는 고정식 청소기 헤드(6)를 지니고 있는 구름 헤드 어셈블리(4) 및 이 헤드 어셈블리(4)에 대해 기울어질 수 있는 "직립" 몸체(8)를 가지며, 이 몸체는 바닥을 가로질러 청소기(2)를 기동시키기 위한 손잡이(10)를 포함한다. 사용시, 사용자는 손잡이(10)를 잡고, 손잡이(10)가 사용자를 위한 편리한 높이에 위치될 때까지 직립 몸체(8)를 기울이게 되며, 그래서 사용자는 바닥 상에 있는 먼지 및 다른 부스러기를 끌어 올리기위해 손잡이(10)를 사용하여 진공 청소기(2)를 바닥을 가로질러 굴릴 수 있다.
진공 청소기(2)는 먼지와 부스러기를 "더러운" 공기 흐름에 동반시켜 그 먼지와 부스러기를 끌어 올리게 되며, 상기 공기 흐름은 청소기(2)에 탑재되어 있는 진공 모터에 의해 청소기 헤드(6)를 통해 흡인된다. 이 더러운 공기 흐름은 진공 모터에 의해 발생되는 흡입 압력을 받으면서 사이클론 분리 장치(12)로 가게 되며, 이 분리 장치에서, 비교적 청정한 공기가 다시 대기로 배출되기 전에 오물이 공기에서 분리된다.
더러운 공기는 더러운 공기 입구를 통해 청소기 헤드(6)에 들어간다. 이 더러운 공기 입구는 비교적 큰 흡입구(14)의 형태로 되어 있고, 이 개구는 도 3 에 나타나 있는 제거가능한 밑판(16)에 제공된다.
밑판(16)은 도 4 에 나타나 있는 브러시 바아 하우징(18)의 바닥 상에 끼워맞춤되어, 청소기 헤드(6)의 내부에서 주 흡입 챔버(20)를 형성하게 된다. 주 흡입 챔버(20)(도 2)를 위한 출구 덕트(22)는 브러시 바아 하우징(18)의 후방부에 제공된다. 흡입구(14)를 통과하는 더러운 공기(공기 흐름은 도 3 에서 화살표로 도시되어 있음)는 주 흡입 챔버(20)에 들어가고 이어서 출구 덕트(22)를 통해 청소기 헤드(6)에서 나가며, 출구 덕트는 사이클론 분리 장치(12)에의 전달을 위해 청소기 헤드(2)에 있는 상류 도관에 연결된다.
중공 원통형 브러시 바아(24)의 형태로 된 교반기가 축선(A)을 중심으로 회전하도록 주 흡입 챔버(20) 내부에서 흡입구(14) 옆에 장착된다. 브러시 바아(24)는 축선(A)을 따라 세로로 배향되며(도 4), 브러시 바아(24)의 제 1 단부(24a)는 청소기 헤드(6)의 각각의 제 1 단부(6a)의 근처에 있고 브러시 바아(24)의 제 2 단부(24b)는 청소기 헤드(6)의 각각의 제 2 단부(6b)의 근처에 있다.
브러시 바아(24)는 주로 카펫 표면 상에서의 "끌어 올림"을 개선하기 위한 것이다. 사용시, 브러시 바아(24)에 있는 강모(26)는 밑판(16)에 있는 흡입구(14)를 통과하여 카펫 섬유에 침투하게 되며, 브러시 바아(24)가 회전할 때 일어나는 그 브러시 바아의 교반 작용은 카펫 섬유에 달라 붙어 있는 완강한 오물을 떼어내는데 도움을 준다. 떼어내진 이 오물은 흡입구(16)를 통해 청소기 헤드(6) 안으로 끌려 들어가는 공기 흐름에 더욱 쉽게 동반된다.
회전 브러시 바아 (24)는 브러시 모터(28)에 의해 축 구동되며, 그 브러시 모터는 도 2 에서 보는 바와 같이 청소기 헤드(6)의 제 1 단부(6a)에서 브러시 바아(24)와 동축으로 배치된다. 모터 토크는 중공 브러시 바아(24)를 통해 연장되어 있는 내부 구동축(30)을 통해 전달된다. 구동축(30)은 구동 도그(32)를 통해 내부에서 축방향으로 브러시 바아(24)의 제 2 단부(24b)와 결합하고, 구동 도그는 브러시 바아(24)의 단부에 있는 각각의 키이홈(도면에서는 보이지 않음)에 축방향으로 키이 결합된다. 공간을 절약하기 위해, 모터(28) 자체는 부분적으로 중공 브러시 바아(24)의 내부에 수용되고, 그래서 모터(28)의 제 1 단부(28a)는 브러시 바아(24)의 중공 단부(24c) 내부에 수용되고, 모터(28)의 제 2 단부(28b)(이 경우 탄소 브러시(28c)(그 중 하나만 도 2 에서 볼 수 있음)를 포함한다)가 브러시 바아(24)의 제 1 단부(24a)를 통해 밖으로 나와 있다. 주(또는 배터리) 전력이 브러시 바아(24)의 외부에서 탄소 브러시(28c)를 통해 모터(28)에 공급된다.
토크 전달은 브러시 바아(24) 내부에 있는 주전원(epicyclic) 기어박스(34) (이 경우 모터(28)의 바로 안쪽에 위치됨)를 통해 이루어진다.
모터(28), 기어박스(34) 및 구동축(30)은 청소기 헤드(6)의 제 1 단부(6a)에고정되어 있는 모터 장착 어셈블리(36)에 의해 브러시 바아(24)의 제 1 단부(24a)를 통해 외팔보 처럼 돌출되어 있다.
브러시 바아(24)의 중공 단부(24c)는 제 1 베어링(38)을 통해 모터(28)와 기어박스(34) 주위에 틈새를 두고 유지된다. 이 제 1 베어링(38)은 보호 하우징(40)상에서 기어박스(34)의 바로 안쪽에 위치되며, 그 보호 하우징은 먼지가 모터(28)와 기어박스(34)에 들어가는 것을 방지한다. 제 2 베어링(42)은 브러시 바아(24)의 제 2 단부(24b)를 지지한다.
모터(28)가 과열되는 것을 방지하기 위해 그 모터는 사용시 공냉된다. 이를 위해 냉각 구멍(이 경우, 2개의 공기 흡입부(44) 및 2개의 공기 배출부(46)(도 5 및 6 참조))이 모터 케이싱(28d)에 제공되는데, 적어도 하나의 흡입부 및 적어도 하나의 배출부가 있다면 필요한 경우 더 많거나 더 적은 냉각 구멍이 제공될 수도 있다(도 2 에서 모터(28)는 해체되어 있지 않으며, 따라서 케이싱(28d) 및 냉각 구멍(44, 46)은 볼 수 있음). 모터(28)를 통과하는 공냉 경로를 제공하기 위해 냉각 구멍들은 연결되어 있다(흡입부와 배출부가 연결되어 있음).
공기 흡입부(44) 각각은 정치식 흡입 덕트 또는 통로(50)에 의해 청소기 헤드(도 1 참조) 위에 제공되어 있는 청정 공기 입구(48)에 연결된다.
공기 배출부(46) 각각은 정치식 배출 덕트 또는 통로(54)에 의해 출구 덕트(22)의 벽에 있는 청정 공기 출구(52)에 연결된다. 이 통로(54)는 주 흡입 챔버(20)를 우회하는데, 그래서 주 흡입 챔버(20) 내부에서 청정 공기와 더러운 공기가 혼합되는 일이 없다. 이 통로(54)는 청소기 헤드(6)를 개략적으로 나타내는 도 7 에 나타나 있다.
사용시, 주 진공 모터는 청정 공기 출구(52)에서 부압을 발생시키는데, 부 압에 의해 청정 공기가 청정 공기 입구(48)를 통해 흡인된다. 이 청정 공기는 정치식 흡입 덕트(50)를 경유하여 모터 케이싱(28d) 상의 공기 흡입부(44)를 통해 끌려 들어가게 되고, 모터(28)를 통과하여 공기 배출부(46)로 순환되어 모터(28)를 냉각시키게 된다. 그리고 배출된 폐 공기는 정치식 배출 덕트(54)를 경유하여 청정 공기 출구(52)로 가게 되고, 여기서 출구 덕트(22) 안으로 들어가서 주 흡입 챔버(20)에서 온 더러운 공기와 합쳐지게 된다.
청소기 헤드(6)는 사용시 바닥에서 들려 올려질 수 있다. 어떤 경우에는, 브러시 바아 모터(28)에 대한 통전이 중단되기 전에 또는 청소기 헤드(6)가 바닥과 접촉하여 다시 놓이기 전에 청소기 헤드는 상당히 긴 시간 동안 바닥에서 들려 올려져 있을 수 있다. 청소기 헤드(6)가 바닥과 접촉하고 있지 않을 때, 출구 덕트(22)는 흡입구(14)를 통과하는 더러운 공기 흐름에 대한 제한부로서 작용하게 되며, 그리하여, 이용가능한 공기 흐름 중에서 흡입구(14)를 통해 흡인되는 비율을 효과적으로 제한한다. 흡입구(14)를 통과하는 최대 유동의 조건 하에서(청소기 헤드(6)가 바닥에서 들려 올려져 있을 때와 같은) 그럼에도 모터(28)를 통과하는 충분한 냉각 공기 유동이 있도록, 출구 덕트(22)의 크기를 적절히 하여 브러시 바아 모터(28)를 통과하는 냉각 공기의 유량을 "조정할" 수 있다.
출구 덕트(22)는 고정된 유동 제한부이며, 그래서, 청소기 헤드(6)가 바닥과 접촉하고 있을 때 이용 가능한 유동 중에서 흡입구를 통해 흡인되는 비율을 또한 제한하여, 흡입구에서 발생되는 흡입력을 효과적으로 감소시킨다. 그러나, 주 진공 모터는 적절한 끌어 올림 성능을 위해 엄격히 요구되는 것 보다 더 많은 에어 와트(air watt)의 흡입력을 흡입구에서 발생시키는 것이 진공 청소기에서는 일반적인데(끌어 올림 성능은 또한 브러시 바아 성능과 같은 많은 다른 요인에 의해서도 결정됨), 그러므로 흡입구에서의 흡입력의 감소는 일반적으로 적절한 끌어 올림 성능을 유지하는데 요구되는 최적의 범위 내에서 다루어질 수 있다. 어떤 경우든, 청소기 헤드의 능동적인 "풋프린트"(흡입구(14)의 면적에 대응함)가 유지된다.
청정한 공기는 브러시 바아(24)의 외부에서 모터 케이싱(28d)에 들어가 나가게 된다. 이는 간단하고 컴팩트하며 또한 튼튼한 구성인데, 이는 실제로 중공 브러시 바아가 냉각 공기를 모터에 전달하는 공기 덕트로서 사용되는 구조와 관련한 복잡성을 갖지는 않는다. 대안적으로, 정치식 덕트(50, 54) 중의 하나 또는 둘다가 제 1 단부(24a)를 통해 브러시 바아(24) 안으로 진입해 있을 수 있다.
모터 내부의 공기 냉각 경로는 브러시 바아 내부에서 연장되어 있는 순환 경로(도 7 에서 굵은 실선 화살표로 나타나 있음)이거나 또는 "짧은 회로" 경로(도 7 에서 점선으로 나타나 있음)일 수 있다. 어느 경우든, 냉각 공기는 사용시 비교적 고온으로 되는 탄소 브러시(28c) 위로 가게 된다.

Claims (3)

  1. 진공 청소기용 청소기 헤드로서, 이 청소기 헤드는, 청소기 헤드의 주 흡입 챔버에 제공되어 있는 더러운 공기 입구, 흡입원에의 연결을 위해 상기 주 흡입 챔버로부터 연장되어 있는 출구 덕트, 및 상기 더러운 공기 입구를 통해 접촉되는 바닥 표면을 교반시키기 위해 상기 주 흡입 챔버 내부에 수용되는 회전 브러시 바아를 가지며, 상기 브러시 바아는 이 브러시 바아의 중공부 내부에 수용되는 공냉식 모터로 구동되며, 이 모터는 모터의 내부를 통과하는 공냉 경로를 형성하기 위해 서로 유체 연결되는 공기 흡입부와 공기 배출부를 가지며, 상기 공기 흡입부는 청소기 헤드에 있는 청정 공기 입구에 연결되고, 상기 공기 배출부는 주 흡입 챔버를 우회하는 배출 덕트에 의해 상기 출구 덕트에 유체 연결되어 있는 진공 청소기용 청소기 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터의 제 1 부분은 상기 브러시 바아의 중공 단부 내부에 위치되며, 모터의 제 2 부분은 상기 브러시 바아의 각각의 단부 외부에서 연장되어 있고, 상기 공기 배출부는 모터의 상기 제 2 부분에 위치되는 진공 청소기용 청소기 헤드.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 청소기 헤드를 갖는 진공 청소기.
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